Nhập phép tính

Kết quả

Độ thay đổi chiều dài (ΔL)

0,00096

mét

Mức chênh nhiệt độ (ΔT)	80 °C
Chiều dài cuối (L)	1,00096 m

Giãn nở nhiệt là gì?

Hầu hết vật liệu rắn đều nở ra khi nóng lên và co lại khi nguội đi. Giãn nở nhiệt theo chiều dài mô tả cách một vật một chiều — chẳng hạn thanh kim loại, đường ray, ống dẫn hay nhịp cầu — thay đổi chiều dài khi nhiệt độ thay đổi. Công cụ này tính độ thay đổi chiều dài ($\Delta L$) và chiều dài cuối cùng ($L$) của vật khi biết chiều dài ban đầu, hệ số giãn nở dài và mức chênh lệch nhiệt độ.

Một thanh kim loại với chiều dài ban đầu và dài hơn sau khi nung nóng — Nung nóng một thanh rắn làm tăng chiều dài của nó thêm $\Delta L$.

Cách sử dụng

Hãy nhập chiều dài ban đầu $L_0$ (theo mét), hệ số giãn nở dài $\alpha$ của vật liệu (đơn vị $1/{}^\circ\text{C}$), cùng nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối (theo °C). Máy tính sẽ xác định mức chênh nhiệt độ $\Delta T = T_2 - T_1$, sau đó tính ra độ thay đổi chiều dài và chiều dài cuối cùng. Một số giá trị $\alpha$ thường gặp: thép ≈ 0,000012; nhôm ≈ 0,000023; đồng ≈ 0,000017; thủy tinh ≈ 0,000009 trên mỗi °C.

Giải thích công thức

Phương trình cơ bản là

$$\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T$$

trong đó $\alpha$ là tỷ lệ thay đổi chiều dài trên mỗi độ, $L_0$ là chiều dài ban đầu, còn $\Delta T$ là mức chênh nhiệt độ. Chiều dài cuối đơn giản là

$$L = L_0 + \Delta L = L_0(1 + \alpha \cdot \Delta T)$$

Khi $\Delta T$ âm (vật nguội đi), $\Delta L$ cũng âm, nghĩa là vật co lại.

Sơ đồ thể hiện ba biến số trong công thức giãn nở nhiệt — $\Delta L$ phụ thuộc vào chiều dài ban đầu $L_0$, hệ số $\alpha$ và độ thay đổi nhiệt độ $\Delta T$.

Ví dụ minh họa

Một đường ray thép dài 10 m ($\alpha = 0{,}000012\ /{}^\circ\text{C}$) nóng lên từ 20 °C đến 45 °C. Khi đó $\Delta T = 25\ {}^\circ\text{C}$.

$$\Delta L = 0{,}000012 \times 10 \times 25 = 0{,}003\ \text{m} = 3\ \text{mm}$$

Chiều dài cuối = 10,003 m. Mức giãn nở nhỏ nhưng có thật này chính là lý do các đường ray và cây cầu luôn có khe hở giãn nở.

Câu hỏi thường gặp

Công cụ có dùng cho trường hợp làm nguội không? Có — chỉ cần nhập nhiệt độ cuối thấp hơn nhiệt độ ban đầu; khi đó $\Delta L$ sẽ âm (vật co lại).

Nên dùng đơn vị nào? Chiều dài tính bằng mét và $\alpha$ tính theo $1/{}^\circ\text{C}$ sẽ cho ra $\Delta L$ theo mét. Bạn có thể dùng bất kỳ đơn vị chiều dài nào, miễn là $\alpha$ tương ứng với đơn vị nhiệt độ.

Đây là giãn nở dài hay giãn nở khối? Đây là giãn nở dài (một chiều). Với diện tích thì dùng $\approx 2\alpha$ và với thể tích thì dùng $\approx 3\alpha$ cho các vật liệu đẳng hướng.

Máy tính liên quan

Máy Tính Ứng Suất Nhiệt

Tính ứng suất nhiệt trong vật liệu bị ràng buộc hoàn toàn từ mô đun Young, hệ số giãn nở nhiệt và độ chênh nhiệt độ theo công thức σ = E·α·ΔT.

Công Cụ Tính Hiệu Suất Nhiệt

Tính hiệu suất nhiệt η của động cơ nhiệt từ nhiệt lượng cấp vào và nhiệt lượng thải ra. Cho kết quả dạng phân số, phần trăm và công có ích.

Máy Tính Số Biot

Tính số Biot (Bi = h·Lc/k) từ hệ số đối lưu, chiều dài đặc trưng và độ dẫn nhiệt để kiểm tra điều kiện áp dụng mô hình tụ nhiệt tập trung.

Máy Tính Hiệu Suất Carnot

Tính hiệu suất Carnot của động cơ nhiệt từ nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh (tính bằng Kelvin) theo công thức η = 1 − Tc/Th.

Máy Tính Hiệu Suất ε-NTU Cho Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt

Tính NTU, tỷ số nhiệt dung và hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều từ UA, Cmin và Cmax bằng phương pháp ε-NTU.

Máy Tính Giãn Nở Nhiệt